基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)策略

薛佳楣　蘇曉光　劉越　周虹

摘要：所謂計(jì)算思維就是涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)，可以將復(fù)雜的問題簡單化，通過一系列的計(jì)算，建模等方式使問題得到解決。論文從大學(xué)計(jì)算機(jī)課程現(xiàn)狀與存在的問題出發(fā)，描述了基于“計(jì)算思維”能力培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)意義，最后，從分層培養(yǎng)、重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容、課堂翻轉(zhuǎn)、提高教師專業(yè)素養(yǎng)等四個(gè)方面給出了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中滲透計(jì)算思維的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ);計(jì)算思維;教學(xué)方法

中圖分類號： G424? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）01-0197-02

基于教育部對計(jì)算機(jī)教育提出的改革，現(xiàn)階段大學(xué)計(jì)算機(jī)課程已經(jīng)成為通識類課程，同時(shí)根據(jù)教育部對人才培養(yǎng)的要求，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維已經(jīng)成為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)之一。在各大高校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中適當(dāng)滲透計(jì)算思維的教學(xué)方式也已經(jīng)成為共識。

從宏觀意義上來講計(jì)算思維是從計(jì)算機(jī)學(xué)科中提取的一套方法理論，而從微觀意義上來說計(jì)算思維就是一種計(jì)算，因其具有計(jì)算的特性，就是根據(jù)已知得出未知。計(jì)算思維從通俗的角度來說是一套概念模型，當(dāng)人們運(yùn)用這種概念模型時(shí)要經(jīng)過建模、解模等步驟，而與這些步驟相對應(yīng)的就是人的思維方式，人要將思維活動(dòng)付諸實(shí)踐，在這個(gè)過程中人經(jīng)過分析問題、演繹推理、算法計(jì)算等一系列的環(huán)節(jié)，從中找出規(guī)律以及原理，最終解決問題。

1 大學(xué)計(jì)算機(jī)課程現(xiàn)狀與存在的問題

如何在大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中滲透計(jì)算思維方面還存在著許多問題。

首先，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程主要是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下在機(jī)房進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐操作，為保證非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生能夠有足夠的學(xué)時(shí)學(xué)好專業(yè)課，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課時(shí)不斷被壓縮，甚至不少高校取消了這門課的授課，在這種少量學(xué)時(shí)的情況下，教師很能夠少在計(jì)算機(jī)教學(xué)中貫穿“計(jì)算思維”的理念，學(xué)生們大多都是機(jī)械地去重復(fù)教師指定的任務(wù)，這樣培養(yǎng)的畢業(yè)生嚴(yán)重缺乏計(jì)算思維能力，不能滿足社會(huì)對人才在信息應(yīng)用能力與計(jì)算機(jī)素養(yǎng)方面的需求。

其次，隨著計(jì)算機(jī)教育的普及程度越來越高，現(xiàn)在很多中小學(xué)階段就已經(jīng)開始講授計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識，這樣就會(huì)造成學(xué)生們的基礎(chǔ)參差不齊，所以，在步入大學(xué)后教師的教學(xué)方式和教學(xué)側(cè)重應(yīng)如何確定，面對發(fā)展如此迅速的學(xué)科，教師應(yīng)如何應(yīng)對知識的膨脹。由此可以看出，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的具體實(shí)施還是存在較多困境。

2 基于“計(jì)算思維”能力培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)意義

計(jì)算思維的培養(yǎng)可以從根本上提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力，將計(jì)算思維融入計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，從根本出發(fā)，強(qiáng)化計(jì)算思維的深度，以全面提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力為宗旨，將計(jì)算思維能力的培養(yǎng)與社會(huì)需求相結(jié)合，對學(xué)生以后的工作是有著重大意義的。

1）深化教學(xué)內(nèi)容。以培養(yǎng)計(jì)算思維為目標(biāo)開展大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，在此過程中教學(xué)內(nèi)容就不單單是狹義的工具論，而是在教學(xué)內(nèi)容中探索如何培養(yǎng)一種新的思考方式，使計(jì)算思維變成一種普遍的專業(yè)技能。現(xiàn)階段如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維仍處在探索階段，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為一門基礎(chǔ)課程，對于計(jì)算思維的培養(yǎng)以及教學(xué)內(nèi)涵的延伸是有著深遠(yuǎn)影響的。

2）“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下探索新的教學(xué)模式。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展必然會(huì)影響到教育行業(yè)，所以培養(yǎng)計(jì)算思維不僅可以提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，還能在教學(xué)過程中利用互聯(lián)網(wǎng)平臺探索研究出新的混合教學(xué)模式。隨著各大新型網(wǎng)絡(luò)教育平臺的興起，將網(wǎng)絡(luò)課堂與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的教學(xué)模式出現(xiàn)在大眾視野，學(xué)生有了更多的選擇，同時(shí)也增加了獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)，這種教學(xué)模式的出現(xiàn)對于今后的課程實(shí)踐有著重大意義。

3）提供教學(xué)改革參考。計(jì)算思維的培養(yǎng)對于工程類教育是有著重大意義的，所以對于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教育的教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容的研究對其他工程類學(xué)科的教育改革是有一定作用的，基于計(jì)算思維培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的開展為其他教育改革提供了充分的樣本和精確的數(shù)據(jù)，雖然現(xiàn)階段教育改革仍存在很多問題，但是會(huì)在今后的教學(xué)實(shí)踐中不斷完善。

3 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中滲透計(jì)算思維的應(yīng)用策略

在明確了以培養(yǎng)計(jì)算思維為核心的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教育改革的前提下，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程也就成為各個(gè)高校必修課程中較為重要的一部分，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決問題的能力以及計(jì)算思維能力，鑒于課程具有周期短、范圍廣等特點(diǎn)，所以傳統(tǒng)的教育模式既不能有效地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，也不能提高學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。所以，應(yīng)將計(jì)算思維潛移默化的融入課堂中去，讓學(xué)生可以主動(dòng)去探究問題的根本，這樣既獲得利用“計(jì)算思維”的方法解決問題，又能幫助學(xué)生提高解決實(shí)際問題的效率。對于如何將這種模式應(yīng)用到實(shí)際中去，如何促進(jìn)教學(xué)手段的有效實(shí)施，有以下策略：

3.1 結(jié)合學(xué)生專業(yè)背景，進(jìn)行分層培養(yǎng)

對于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是想通過計(jì)算思維以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用來解決工作中遇到的實(shí)際問題。所以，在實(shí)際教學(xué)過程中應(yīng)結(jié)合不同專業(yè)背景來設(shè)計(jì)教學(xué)方法，將不同的計(jì)算機(jī)應(yīng)用應(yīng)用到不同的專業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中去，運(yùn)用與實(shí)際專業(yè)背景相適應(yīng)的教學(xué)方法來提高學(xué)生的計(jì)算思維和獨(dú)立分析解決問題的能力。

根據(jù)相關(guān)報(bào)道，如今很多中小學(xué)已經(jīng)開展了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)相關(guān)課程，所以，很多學(xué)生是有著一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的，在步入大學(xué)課堂后教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生對計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的掌握程度來設(shè)置教學(xué)方法，分層次來制定計(jì)劃，教學(xué)過程中根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況因材施教，以培養(yǎng)計(jì)算思維為主要目標(biāo)，以學(xué)生為中心來進(jìn)行教學(xué)。

3.2 計(jì)算思維貫穿始終，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

高校在進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的講授過程中通常注重對原理以及性能的講解，對于引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生思考方面是存在欠缺的，長此以往，學(xué)生難免會(huì)產(chǎn)生消極情緒，慢慢地也會(huì)削弱學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力，所以適當(dāng)改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容是解決當(dāng)前問題較為有效的方式，以計(jì)算機(jī)進(jìn)制轉(zhuǎn)換問題為例，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容就是從計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面來解釋進(jìn)制轉(zhuǎn)換以及信息的表示方式，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容之后就可以引導(dǎo)學(xué)生從理論層面理解計(jì)算機(jī)中信息的表示方法，讓學(xué)生產(chǎn)生疑問，然后通過獨(dú)立思考來深刻理解計(jì)算機(jī)信息的存儲及表達(dá)。

在傳統(tǒng)的教育模式下，教師設(shè)計(jì)教學(xué)案例往往注重技術(shù)的培養(yǎng)，而對計(jì)算思維大多數(shù)時(shí)候都是在無意識的情況下進(jìn)行的。其實(shí)培養(yǎng)計(jì)算思維與技術(shù)能力不是相矛盾的，這其中存在著千絲萬縷的聯(lián)系，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中有很多案例都反映著計(jì)算思維的精髓，例如在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)MS-Office章節(jié)中，在教學(xué)案例中向?qū)W生滲透計(jì)算思維，將Word 、 Excel 、 PPT綜合案例逐步分解成相關(guān)的任務(wù)，采用啟發(fā)式教學(xué)，以分解后的任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生從任務(wù)中獲得解決問題的知識和方法，在應(yīng)該具備的知識、操作技能、是否有最佳方法等方面進(jìn)行深入思考，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和計(jì)算思維。

3.3 利用線上教學(xué)模式，進(jìn)行課堂翻轉(zhuǎn)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算思維已經(jīng)成為一種人人應(yīng)該具備的技能。混合教學(xué)模式的實(shí)質(zhì)就是將網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)課堂相結(jié)合的一種新型的教學(xué)方式，這種教學(xué)模式不僅發(fā)揮了教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)作用，還尊重了學(xué)生的主體性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，使教學(xué)模式的作用得到了有效地發(fā)揮[1]。

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的理論課程具有抽象、不易理解等特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難免會(huì)感到枯燥乏味，難以提起興趣，不利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，因此，改變學(xué)習(xí)模式，探索新的教學(xué)方式是至關(guān)重要的。受新型冠狀病毒影響，國內(nèi)幾乎所有大型在線平臺免費(fèi)向?qū)W生開放，網(wǎng)絡(luò)課程已經(jīng)成為劃時(shí)代的標(biāo)記，萬門課程面向?qū)W生開課，但是如果完全脫離課堂就會(huì)出現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中完全封閉，而且利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)對學(xué)生的自制力是有一定要求的，而推行混合學(xué)習(xí)模式不但可以尊重教師的主導(dǎo)地位，同時(shí)又可以以學(xué)生為中心進(jìn)行教學(xué)，各高校應(yīng)該依托各大網(wǎng)絡(luò)教育平臺來搭建自己的教學(xué)資源庫，學(xué)生和老師根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)來收集優(yōu)秀的視頻資料，彌補(bǔ)教學(xué)資源不足的同時(shí)又豐富了教學(xué)內(nèi)容，教師在教學(xué)過程中應(yīng)充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，與學(xué)生營造出良好的交流氛圍，在混合教學(xué)模式下教師應(yīng)該既注重學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)，同時(shí)也要提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維[2]。

3.4 提高教師專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)實(shí)踐能力

現(xiàn)階段各大高校在開展教學(xué)改革的同時(shí)，師資力量的欠缺也成了較為顯著的問題，很多高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的任課教師并沒有學(xué)習(xí)過專業(yè)理論，所以在教學(xué)過程中就會(huì)出現(xiàn)紕漏，教學(xué)方法也存在一定的弊端，無法有效培養(yǎng)。面對發(fā)展如此迅速的計(jì)算機(jī)行業(yè)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)應(yīng)該緊跟時(shí)代步伐，結(jié)合社會(huì)對人才的需求，因此，對教師的專業(yè)素養(yǎng)是有一定要求的，各高校應(yīng)該注重培養(yǎng)教師團(tuán)隊(duì)的各項(xiàng)專業(yè)技能，組織教師參加影響力較大的教學(xué)會(huì)議，提供外出學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，引進(jìn)企業(yè)人才精英來校開展講座等形式來有效地提高教師團(tuán)隊(duì)的教學(xué)水平和操作能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維與能力[3]。

4 結(jié)語

針對現(xiàn)階段各大高校對于以培養(yǎng)計(jì)算思維為宗旨開展計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革重視程度不夠以及師資力量欠缺等問題，提出了有關(guān)針對計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)方法的探討，并介紹了相關(guān)的實(shí)施策略。然而，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的后續(xù)實(shí)施過程中還會(huì)出現(xiàn)很多的問題，因?yàn)橛?jì)算思維的概念還沒有完全的被大眾所理解和認(rèn)知，學(xué)生的掌握程度又參差不齊，所以具體實(shí)施就會(huì)出現(xiàn)很多阻礙，需要在今后的教學(xué)過程中全面提高教學(xué)質(zhì)量，將計(jì)算思維融入到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中，繼續(xù)深化和推進(jìn)培養(yǎng)計(jì)算思維的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戰(zhàn)德臣，王浩.面向計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容體系[J].中國大學(xué)教學(xué)，2014（7）：59-66.

[2] 夏曉峰.將計(jì)算思維融入大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中的研究[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2019（2）：3-5.

[3] 郭瑾，王曉青，朱冬冬.計(jì)算思維導(dǎo)向的混合教學(xué)模式在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊，2019，18（1）：217-220.

【通聯(lián)編輯：唐一東】